攀上卫星激光通信领域世界之巅--记哈工大航天学院教授马晶谭立英夫妇

来源:黑龙江日报  2018-04-18 07:46     记者:彭溢      摄影:苏强

  马晶(左)、谭立英夫妇。黑龙江日报记者 苏强 摄

  到哈尔滨工业大学航天学院采访博士生导师谭立英教授,是在周六。她告诉记者,团队开会多半都在周六,因为平时大家都很忙,所以采访也安排在了这天。

  今年初揭晓的2017年度“中国高等学校十大科技进展”,谭立英教授负责的“高轨同步轨道卫星星地双向高速激光通信”项目榜上有名。哈工大教授马晶成功入选2017年度“国防科技工业十大创新人物(团队)”。2017年,马晶、谭立英教授团队负责的国际首次高轨卫星星地双向高速激光通信试验获得圆满成功,标志着我国在空间高速信息传输这一航天技术尖端领域走在了世界前列,为后续天地一体化信息网络国家重大科技工程等的实施奠定了坚实基础。

  执着坚守 打破天方夜谭

  卫星在太空中获取的海量数据如何实时传输回地面?用激光光束在空间架设传输“光缆”。27年前,哈工大34岁物理系教师谭立英的这一大胆设想,不仅普通人认为是“天方夜谭”,连业内专家也都望而却步:“方向虽好,但难度太大了。”

  世界各国争夺的制空权、制海权、制天权归根结底是制信息权。而当时我国空间信息传输面临反应不及时的困境,急需建立空间实时信息网络。

  “咱们一起来做!”面对祖国的需要,丈夫马晶放弃了原有的研究方向,给了谭立英坚实的依靠。

  或许,在上个世纪90年代初,他们夫妻俩就坚信:用激光连通卫星与卫星及卫星与地面的信息是能够实现的梦想。

  没有外界的支持,就意味着没有科研经费来源。他俩从学校借来一间简陋的地下室,将实验室报废的仪器捡来、重新组装,拿出家里的积蓄和微薄的工资向着心中的梦想迈进。

  功夫不负有心人,夫妻俩靠着简陋的设备完成了卫星激光通信的概念研究和单元技术研究,并初步掌握了关键技术。“两弹一星功勋奖章”获得者陈芳允院士在了解他俩的研究后,激动地说:“你们做得非常好!国家需要卫星激光通信,希望你们能继续做下去。”此后,马晶和谭立英陆续获得了来自哈工大和航天五院的科研基金,他们的研究也逐步进入正轨,组建了哈工大卫星激光通信团队。

  辛勤耕耘铺就漫漫天光路

  “海洋二号”卫星工程项目2007年获得国家立项批复,并确定在“海洋二号”卫星上进行星地激光通信试验。马晶任“海洋二号”卫星副总设计师,负责星地激光通信试验,谭立英任星地激光链路系统总指挥。

  在测试攻关阶段,夫妇俩带领团队常常夜以继日地一干就是几个月。“样机对振动和温度都非常敏感,只好选择在后半夜调试。那时,大家经常整夜睡在实验室里,几个人轮流调试……”谭立英回忆道。

  成功了,地面终端成功捕获到星上终端发出的光信号。2011年10月25日,我国首次星地激光通信试验成功,“海洋二号”卫星与地面站之间的星地双向激光通信实现了“对得准、捕得快、跟得稳、通得好”。马晶、谭立英率领的哈工大卫星激光通信团队因此摘得国家技术发明奖一等奖。

  积年累月度寒窗,铺就漫漫天光路。时隔六年,马晶、谭立英教授团队再次创造了奇迹。2017年4月12日,载有团队制造的激光通信终端的实践十三号高轨卫星发射入轨。他们攻克了多项国际难题,在近4万公里远的卫星与地面站之间,攻克光束“针尖对麦芒”般的高精度捕获难题,成功实现光束信号的快速锁定和稳定跟踪,且传输速率高、通信质量好,最高速率达每秒5吉比特,国际领先。

  这个巨大的突破,意味着我们建立了一条联天通地的双向信息高速公路,使我国的信息技术实现了万里眼、顺风耳。“整个科研过程非常耗心血,每一个小细节处理不当都可能导致颠覆性的失败。”谭立英说,“项目要求的精度特别高,所以我们每时每刻对系统每一部分都要仔仔细细、认认真真地去做,包括一条线接得是否准确,螺丝拧得松紧,甚至环境的洁净度,对灰尘的处理等等,这样才能确保我们上天的产品能达到这么高精度的性能。”

  成果转化促进航天科技军民融合创新

  27载执着攻坚、自主创新,马晶、谭立英教授团队实现了卫星激光通信终端从无到有、从重到轻、从高速到更高速、从低轨到高轨的重大跨越,构建了高轨、低轨和地面的激光通信试验试用体系。同时,该技术还将用于天地一体化信息网络工程等重大航天工程任务,在带动产业发展的同时,打造航天科技军民融合创新的新局面。

  对于空间高速信息公路如何惠及民众,谭立英举例说,“通过天上的信息流通,可以大幅提高民用通信系统的通信能力,使其信息网络更畅通,以后老百姓使用就不会卡壳了。”为了加速成果转化应用,2016年,马晶、谭立英夫妇带领科研团队创办了哈工大卫星激光通信技术股份有限公司。经过二十多年的相互磨合,他们不仅培养了一支过硬的科研团队,而且也培养了卫星激光通信产品的产业生产链。“公司大楼已建成,今年5月投产,可年产百余台套卫星激光通信终端,这在世界范围内还是首家。”谈起产业化,谭立英眼中放光,在这方面,她有信心,做全世界最好、最先进的。

  虽然科研已经达到了世界领先的高度,但在马晶和谭立英看来,这仅仅是序曲,“下一步的任务更艰巨,我们的目标是在天上围着地球建一个光网络,实现全球实时高速通信,让我们国家整个信息传输能力处于巅峰的地位,这就是我们的梦想。”

频道编辑:翟静
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